Analyse systematischer TLS-Messabweichungen bei der Erfassung natürlicher Oberflächen

Das Terrestrische Laserscanning (TLS) hat sich innerhalb der Ingenieurgeodäsie als
flexibles und zeiteffizientes Messverfahren zur dreidimensionalen Erfassung von
Objekten etabliert. Anwendungen reichen von klassischen ingenieurgeodätischen
Problemstellungen im Bereich des Structural Health Monitorings bis hin zur
Überwachung und Dokumentation geogener sowie anthropogener
geomorphologischer Prozesse. Die geometrische Interpretation erfasster TLS-Daten
ist über die Grenzen der Ingenieurgeodäsie hinaus weit fortgeschritten, hinsichtlich der
Einflüsse materialabhängiger Rückstreueigenschaften bestehen noch Wissenslücken.
Die vorgestellte Arbeit befasst sich mit der Quantifizierung systematischer
Messabweichungen bei der Erfassung natürlicher Oberflächen mit einem TLS. Im
Fokus steht dabei einerseits der Einfluss des Footprints auf die aufzudeckendenRauheitsstrukturen unterschiedlicher Bodenproben und andererseits die Performance
unterschiedlicher TLS bei der korrekten Abbildung von Feinstrukturen. Insbesondere
auftretende Glättungseffekte aufgrund instrumentenspezifischer Eigenschaften wie
z.B. Footprint-Größe oder Scaneinstellungen werden beleuchtet. ... mehrDie Arbeiten erfolgen
unter kontrollierten Laborbedingungen an ausgewählten repräsentativen Bodenproben
mit Korngrößenunterschieden von feinkörnigen Sanden im Bereich weniger Millimeter
bis zu grobkörnigen Kiesproben im Bereich einiger Zentimeter. Die Proben werden mit
unterschiedlichen Scannertypen (Mid-Range/Long-Range) mit verschiedenen
Streckenmessverfahren erfasst. Als Referenz dienen Scans mit einem
Lichtschnittscanner. Nach der Registrierung und Segmentierung der Punktwolken
werden lokale und globale Rauheiten sowie systematische Abweichungen zwischen
TLS- und Referenzdaten abgeleitet. Die Analyse der Scans zeigt deutliche
Abweichungen der Rauheiten bei den grobkörnigen Proben, insbesondere bei starken
Rauheitsschwankungen innerhalb des Footprints. Analog dazu führen größere
Footprints zu einer stärkeren Mittelung einzelner Höhenunterschiede und damit zu
einer geglätteten Oberflächendarstellung.